可食用膜的分類和應用研究進展

林偉鴻，夏 明

（浙江中醫藥大學藥學院，浙江杭州 310053）

可食用膜的分類和應用研究進展

林偉鴻，*夏 明

（浙江中醫藥大學藥學院，浙江杭州 310053）

可食用膜是以天然可食性物質（如蛋白質、多糖、脂類）為原料，通過不同分子間的相互作用形成具有多孔網絡結構的薄膜?？墒秤媚ぞ哂锌墒秤?、可降解、無污染等特點，具有極大的市場應用價值和良好的開發前景。它克服了其他包裝膜的缺點，其開發和應用對緩解環境污染壓力、節約資源具有重要意義。通過對可食用膜成膜機理、分類和應用進行簡要綜述，指出該研究領域存在的問題，并對未來研究重點和應用進行展望，為可食用膜的進一步開發和利用提供參考。

可食用膜；分類；應用；研究進展

近年來，伴隨著塑料包裝廢棄物所造成的白色污染問題，以及人們對環境、食品安全要求的提高，開發可降解、可食用、環境友好型天然綠色包裝材料已成為食品包裝領域的研發熱點，其中最具有應用推廣價值的就是可食用膜?？墒秤媚ぃ‥dible films）是一種以可食用的天然高分子物質（如多糖、蛋白質等）為原料，通過不同分子間相互作用而形成具有多孔網絡結構，并有一定包裝保護功能的可食用薄膜[1]?？墒秤媚た沙洚斪韪魧右钥刂扑诌w移、氧氣滲透、脂肪氧化和揮發物質的損失，從而達到保持加工食品的品質、延長貨架期的目的[2]，是傳統塑料食品包裝的潛在替代者[3]。

除了作為環境友好型的包裝材料，可食用膜的優勢更多體現在食品保鮮領域。當添加有納米材料（如納米級SiO2）[5]、抑菌成分（乳酸鏈球菌素、溶菌酶）[6]、殼聚糖和酶制劑的可食用膜被用于果蔬、生鮮肉制品時，其保質期會顯著延長。因此，可食用膜的改性，即功能性可食用膜的研究，是目前這一領域的研究熱點。

1 可食用膜的改性

可食用膜是生物大分子，如蛋白質、多糖、脂類以及其組合形式，通過分子間氫鍵和靜電引力的相互作用形成一種穩定的乳狀液，經干燥形成具有一定阻隔性和選擇透氣性的多孔網絡結構薄膜。在此基礎上，還需要添加類脂等疏水成分，通過與蛋白質或多糖等成分疏水基團的相互作用而形成具有一定阻濕性、阻氧性的薄膜；添加一定量的增塑劑以提高可塑性，并配以增稠劑、穩定劑改善可食用膜的綜合性能[5]。例如，Sabina Galus等人[7]發現添加低濃度（0.5%和1.0%）杏仁油或核桃油可以提高乳清蛋白的疏水性，對乳清分離蛋白膜有較好的增塑效果。使用原位改性劑硬脂酸鈉，可以提高納米CaCO3-殼聚糖復合涂膜的機械性能，當硬脂酸鈉添加量為2%時，CaCO3-殼聚糖涂膜中納米粒子分散均勻，涂膜表面及斷面平整，且水蒸氣透過量、透光性、水溶性指標和抑菌效果均達到最佳狀態[8]。食品添加劑的加入，可以顯著改善可食用膜的功能特性。

可食用膜中主要添加劑見表1。

表1 可食用膜中主要添加劑

2 可食用膜的分類

根據可食用膜基質，大致可分為蛋白膜、多糖膜、脂類膜和復合膜。

可食用膜分類見表2。

表2 可食用膜分類

可食用膜具有如下功能性質：①具有優良的阻隔性能，阻止食品中風味物質的揮發和二次污染；②具有較好的物理機械性能，可提高食品表面機械強度，使其易于加工處理；③具有可選擇的透氣性；④可抑制微生物的腐敗作用，控制食品中病原菌和微生物引起的腐??；⑤可作為食品的風味物質、營養強化劑、抗氧化劑、防腐劑等的載體；⑥易被生物降解，減輕環境污染壓力[17]。

2.1 蛋白膜

蛋白膜是以乳清蛋白、大豆蛋白質為原料，通過蛋白質結構中的氫鍵、二硫鍵和疏水相互作用來形成并維持穩定的網狀薄膜，具有一定的強度和阻隔性能[9]。以蛋白質為基礎的可食用膜，其最顯著的優點是容易被人體消化、吸收。近年來，國內外對蛋白膜的研究集中在加入防腐劑等功能輔助因子，以獲得額外抑菌效果。

2.2 多糖膜

多糖膜是以高分子量的多糖高聚物為主要原料，輔以增塑劑進行改性，進而制成具有一定網狀結構的薄膜。多糖膜的原料之一——纖維素雖然不能被人體消化吸收，但可作為一種膳食纖維，改善腸道健康。

2.3 脂類膜

脂類可食用膜主要用于外觀完整的水果保鮮，且多組合使用。例如，樹蠟和漆木發酵液組成的可食用膜涂層，可顯著降低貯藏期間蘋果外觀、品質和硬度的改變[18]。脂類膜的主要缺陷在于與果蔬產品結合較差；透氣性較差；膜的厚度與均勻性難以控制；易于產生蠟質口感；力學性能較低，制膜時易產生裂紋或孔洞等。使用固體脂質納米粒（SLNs）可食性涂膜可以彌補上述缺陷，顯著改善膜的物理特性[6]。

2.4 復合膜

以蛋白質為基質的膜具有很好的阻氧性和較好的拉伸性能，而以多糖為基質膜的阻水性和透氧性較好。復合可食用膜是由蛋白質、多糖和脂肪中的2種或2種以上物質經過一定的處理而形成的膜[10]。在透明度、機械強度、阻隔性、耐水保濕性、熱封性等方面綜合了蛋白膜和多糖膜的特點，在功能上可以優劣互補，從而滿足多樣化的食品包裝需求。將果膠、卡拉膠、魔芋膠及黃原膠等多糖加入到轉谷酰胺酶改性復合膜中，隨著多糖濃度的增加，膜的抗拉強度和表面疏水性明顯增加，而斷裂伸長率和透光率明顯下降[19]；滑石熱壓縮可增強復合膜表面光滑度[20]；酚類化合物（如茶多酚）可增強膜的持水性和保鮮防腐作用[21]。

3 應用現狀

3.1 在果蔬類食品中的應用

果蔬的新鮮程度決定了它們的貨架壽命和經濟效益高低。但果蔬在采后仍有呼吸作用，會導致品質下降。目前，常用的果蔬保鮮方法有低溫貯藏和氣調貯藏技術。低溫貯藏不僅耗能高，且易造成冷害；氣調保藏需要密閉，增加了包裝的復雜性。

可食用膜與果實本身蠟質層相類似，可以阻止果實的水分損失，降低果實的呼吸速率，以延緩果實的衰老過程，使用量小且節省包裝材料的費用。以殼聚糖和花粉多糖為原料制成的可食用膜，如果與冷藏保鮮相結合，可減少鮮食玉米營養成分的損失，保持玉米籽粒彈性和玉米色澤、形態、風味等感官性狀[14]。然而，在用于質地較軟且水分含量較高的果蔬時，可食用膜在防止水分流失和微生物繁殖方面仍存在一些問題[22]。

此外，用于鮮切果蔬的可食性涂膜還可以作為多種活性成分的載體，添加抗菌劑、抗褐變劑、營養素、表面活性劑和乳化劑等，更好地維持鮮切果蔬的質地、水分、品質、顏色、風味等感官指標，增加產品的營養價值，抑制微生物生長，延長鮮切果蔬產品的貨架期。微乳化殼聚糖可食用膜處理后的鮮切西瓜貨架期顯著延長[10]；將白姑魚分離蛋白和有機黏土納米復合材料結合形成的可食性涂膜應用于鮮切木瓜片，在5℃條件下貯藏時其感官性狀的劣變非常緩慢[23]。

3.2 在肉類食品中的應用

鮮肉富含營養物質，并且水分活度高，是微生物生長的良好基質。因此，在通常的加工、運輸、貯藏和消費過程中極易受微生物污染及周圍環境因素的影響，使肉發生變質、變色和變味，導致鮮肉品質下降。

乳清分離蛋白-聚乳酸雙層膜、菱角殼提取物-殼聚糖活性涂膜能顯著提高豬肉的感官評分，抑制微生物生長，降低豬肉蛋白質的分解速度和脂肪的氧化速度[11，24]。如果在涂膜材料中加入抗氧化劑茶多酚，則對于不飽和脂肪含量更高的羊肉也有較好保鮮效果[21]。多糖和蛋白質復合的雙層可食用膜相較于單層膜的保鮮效果更佳。乳清分離蛋白-聚乳酸、膠原蛋白-殼聚糖復合膜具有良好的機械強度和透明度，能較好地抑制肉類表面微生物生長[25]。

3.3 在水產品保鮮的應用

水產品極易受環境微生物、自身酶的影響而自溶腐敗，故水產品使用殼聚糖可食用膜，通常需要添加（如溶菌酶、Nisin等）多種保鮮劑，并且結合冷藏手段，才能達到較好的保鮮效果[26]。也可以采用氣調與可食用膜結合的手段，藍蔚青等人[27]采用氣調包裝（MAP：80%CO2/20%N2）與殼聚糖（CS：10.0 g/L）涂膜處理，能使冷藏鯧魚的貨架期延長10～12 d。

3.4 在禽蛋及其制品中的應用

新鮮禽蛋外殼表面有天然的抗菌涂膜，但是這一膜層是不可食用的。近來有使用亞麻籽油或殼聚糖涂膜雞蛋的報道，能夠減少雞蛋水分流失，但是鮮蛋涂膜會增強蛋殼氣密性，導致禽蛋pH值下降[28]。禽蛋涂膜更多是用于加工蛋制品，如咸鴨蛋[15]、松花蛋。用對聚偏二氯乙烯（PVDC）和聚乙烯醇（PVA）基蜂蠟石蠟復合涂膜松花蛋，貯藏12周后，水分損失率降低29.9%，菌落總數僅為未涂膜產品的10%[16]，同時復合涂膜還增強了美拉德反應，促進風味物質的產生。

3.5 在糖果及烘焙食品的應用

在糖果中使用的可食用膜多以多糖為基礎，最初的目的是有利于成品脫模，提高產品光澤度。以番薯、小麥或玉米淀粉等原料打漿成型后制得“糯米紙”，在許多年前就已經普及[13]?！芭疵准垺痹谔枪械膽?，可防止糖果從空氣中吸收水分而導致的發烊現象，延長貨架期。巧克力的“返霜”現象對風味有較大影響，在巧克力表面涂上具有阻脂性能的可食用膜就可解決這一問題。

3.6 在其他食品中的應用

如今，可食用膜的應用范圍進一步擴展，但使用目的主要集中在抗菌、防止水分遷移和脫油3個方面。天然抗菌素Nisin和EDTA的添加可提高玉米醇溶蛋白涂膜的抗菌效果[29]。Carolina P Oll等人[30]使用含有乳酸鏈球菌素和游霉素的可食用膜對奶酪涂膜，發現在7±1℃下可抑制奶酪儲存中釀酒酵母和李斯特菌的生長，有效降低奶酪表面微生物數量，提高食用安全性。Alaiacutedes M B Pinto等人[31]使用淀粉、腰果樹膠和MMT納米材料復合膜對腰果內核涂膜在120 d內可顯著減少果仁對水分的吸收；李苗苗等人[32]玉米醇溶蛋白（Zein） 能顯著改善章魚燒貯藏過程中品質劣變，尤其是對章魚燒貯藏過程中水分蒸發導致的失重和變形有很好的保護作用。

盛美香等人[33]將不同濃度的羧甲基纖維素鈉（CMC）膜液、大豆分離蛋白（SPI）膜液和殼聚糖膜液分別涂覆于薯片表面，高溫油炸后，發現3種涂膜均能顯著降低產品吸油率，其中SPI涂膜吸油率下降幅度達到22.94%，產品中丙烯酰胺的含量也顯著減少。

4 展望

可食用膜是一種成本低、性能好且具有較大應用價值的食品包裝保鮮材料。目前，可食用膜的發展趨向于具有多種功能性質的、由多種新型生物大分子和脂類制成的多組分可食用膜。雖然可食用膜性能調整國內外研究眾多，但機械自動化生產應用較少，難以將相關新技術應用到實際生產當中。

在食品工業領域，可食用膜具有極大的發展潛力和廣闊的應用前景。不斷完善食品工業體系，使可食用膜既能達到產品的要求，又能適應工業化生產，拓寬應用范圍，從而增加社會經濟效益，進而減少環境污染、節約資源。高效、安全、方便食用的保鮮劑和包裝材料的研發將增加新鮮食品貯藏性、便利性，又保持或提高營養價值，對于保障食品安全具有重大意義。微生物和納米級可食用復合膜將成為在果蔬和肉制品等即食食品方面的研究及應用趨勢。

可食用膜能有效減少農產品的品質和安全問題，如腐敗變質、農藥殘留等問題。但是，由于能力不足的消費者難以處理農產品品質和安全問題，頻繁的農產品質量安全事件，并沒有提高消費者的意識和識別能力而使消費者更加擔心農產品品質[22]。因此，可食用膜在今后食品中應用必不可少。此外，市場也應不斷健全食用農產品生產加工全過程監督機制，加強加工標準化系統以及農產品供應組織和原料跟蹤機制[34]，為保障食品安全注入一股強勁的新動力。

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Progress on the Classification and Application of Edible Film

LIN Weihong，*XIA Ming
（Faculty of Pharmaceutical Science，Zhejiang Chinese Medical University，Hangzhou，Zhejiang 310053，China）

Edible film made from natural edible material（such as proteins，polysaccharides，lipids） is a film with porous network structure formed by the interaction between different molecules.Edible film is edible and biodegradable without pollution，which can bring about a great application value and good prospect of market.It overcomes the drawback of other packaging film.Its development and application to alleviate the pollution pressure of the environment and save resources are of great significance.The film-forming mechanism，classification and application of edible membrane proposed by previous studies are reviewed with a statement of issues need to be addressed and the future research and application direction in the field，which can offer a reference for the further development and utilization of edible film.

edible film；classification；application；research progress

TS251.1

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.12.017

1671-9646（2016）12a-0062-04

2016-10-10

林偉鴻（1994— ），女，本科，研究方向為食品科學與工程。

*通訊作者：夏 明（1978— ），男，博士，副教授，研究方向為食品文化、功能食品、食品公共政策。